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Bis jetzt versucht man das Problem der effektiveren Gewinnung von elektrischer Energie aus Windkraft zu lösen. Beispielsweise wird in
DE 10 2004 041 281 A1 eine Konstruktion mit einem Vertikalrotor mit geneigten Rotorblättern mit konstanter Fläche und Form vorgeschlagen.
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Gezeigt wird auch eine Rotorkonstruktion in
DE 10 2006 032 004 A1 . In dieser Konstruktion bleiben auch die Form und die Größe der strömungsaufnehmenden Rotorflächen gegenüber der Windeinwirkungsrichtung konstant, und wegen des Fehlens der Regulierung von Größe und Form der strömungsaufnehmenden Elemente wird der wesentliche Teile der Windenergie nicht gewonnen.
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Die vorliegende Erfindung bietet die Möglichkeit die Form und die Größe der strömungsaufnehmenden Fläche von Windturbinenprofilen, die relativ zueinander auf den verschiedenen Seiten von der Drehachse der Windturbine untergebracht sind, gemäß der Richtung der Windkrafteinwirkung zu ändern, und auf solche Weise die Windenergie effektiv zu nutzen, mit einer Erhöhung der Produktivität bei der Gewinnung von elektrischem Strom.
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Als Beispiel ist eine von den betriebsmöglichen Konstruktionen des Windkraftwerkes vorgestellt. Das Windkraftwerk besteht aus einer Konstruktion von einem zusammengesetzten Gerüst 1. Die Teile vom Gerüst 1 lassen die Windströmungen von allen Seiten frei. Die Konstruktion vom zusammengesetzten Gerüst 1 wird auf der oberen Stirnseite der Kolonne 2 in der notwendigen Höhe über der Bodenfläche befestigt, und der untere Teil der Kolonne ist mit dem Fuß im Boden fixiert. Die Konstruktion vom zusammengesetzten Gerüst 1 nimmt die ganze Last von der in ihr untergebrachten drehenden Windturbine des Windkraftwerkes auf.
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Im oberen Teil der Kolonne 2 sind der Generator 3, der Akkumulator 4 und das Steuerungspult 5 aufgestellt.
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Im unteren Teil 6 vom zusammengesetzten Gerüst 1 ist auf der zentralen Drehachse der Windturbine die Lagerstütze 7 aufgestellt. Die Konstruktion der Lagerstütze 7 bietet die Möglichkeit das Drehmoment zu überragen und schließt eine Axialverschiebung aus. Die Welle 8 ist auf der Senkrechtachse aufgestellt, und ist mit ihrem oberen Ende mit der Lagerstütze 7 und mit dem unteren Ende mit der Welle vom Generator 3 verbunden. Die Welle 8 bietet die Möglichkeit das Drehmoment auf die Welle vom Generator 3 zu übertragen.
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Das Zylindergehäuse 10 ist senkrecht auf der zentralen Senkrechtachse aufgestellt uns ist mit dem oberen Teil 9 vom zusammengesetzten Gerüst 1 fest verbunden.
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Die Ausgangswelle der Schnecke vom Schneckengetriebe 11 ist mit der Welle vom Elektromotor 12 verbunden. Das Schneckengetriebe 11 ist auf der oberen waagrechten Fläche des Teils 9 vom zusammengesetzten Gerüst 1 befestigt.
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Die Ausgangswelle des Schneckenrades vom Schneckengetriebe 11 ist auf der Senkrechtachse nach unten aufgestellt. Die Senkrechtachse der Ausgangswelle des Schneckenrades befindet im gleichen Abstand von der zentralen Senkrechtachse entfernt, wie der Abstand zwischen den Achsen der Zahnräder 15 und 16. Die Zahnräder 15 und 16 befinden sich in der Verzahnung.
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Die Lagerstütze 13 ist im oberen Teil 9 vom zusammengesetzten Gerüst 1 auf einer Senkrechtachse der Ausgangswelle des Schneckenrades vom Schneckengetriebe 11 befestigt.
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Die Welle 14 ist in der Lagerstütze 13 aufgestellt. Die Lagerstütze 13 bietet der Welle 14 die Möglichkeit eine Rotation auszuführen, aber schließt ihre Achsenverschiebung aus. Der obere Teil der Welle 14 ist mit der Ausgangswelle vom Schneckenrad verbunden, mit der Möglichkeit der Übertragung des Drehmoments.
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Das Zahnrad 15 ist auf der Achse des unteren Teiles der Welle verbunden mit der Möglichkeit der Übertragung des Drehmoments.
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Die Lagerstütze 17 ist auf dem Zylindergehäuse 10 aufgestellt, mit der Möglichkeit der Rotation relativ zum unbeweglichen Zylindergehäuse 10, d. h. relativ zu der zentralen Senkrechtachse. Die Lagerstütze 17 schließt die Axialverschiebung relativ zum unbeweglichen Zylindergehäuse 10 aus.
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Das Zahnrad 16 ist fest auf dem oberen Teil der Lagerstütze 17 verbunden.
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Das zusammengesetzte Drehgestell 18 ist fest im unteren Teil der Lagerstütze 17 verbunden.
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Auf dem Randstand der Kontur vom zusammengesetzten Drehgestell 18 sind die Rollen 19 befestigt, die die Möglichkeit haben, sich um ihre Achsen zu drehen.
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Jede Konsole 20 ist mit dem oberen Teil 9 vom zusammengesetzten Gerüst 1 fest verbunden. Der Tragring 21 ist auf der waagrechten Fläche mit allen Konsolen 20 fest verbunden.
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Die Rollen 19 haben die Möglichkeit mit ihren Flächen sich auf die Gesamtfläche vom Tragring 21 zu stützen und gleichzeitig sich auf ihr zu bewegen.
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Der Steuerungsmechanismus 22 ist mit seinem Zentrum auf einer Achse mit der zentralen Senkrechtachse aufgestellt, und ist mit der unteren Fläche des waagrechten Teiles vom zusammengesetzten Drehgestell 18 fest verbunden.
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Der Steuerungsmechanismus 22 beinhaltet das Profil 23. Das Profil 23 hat im Innenhohlraum senkrecht angeordnete Flächen von bestimmter variabler Krümmung für einen Kontakt mit dem Rollenpaar 46, 47.
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Gemäß Draufsicht im Plan teilt sich das Profil 23 abhängig von der Funktionsbestimmung in vier Zonen (s. 9).
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Aus der sequenziellen Beschreibung aller Abschnitte vom Profil 23 geht folgendes hervor: zur ersten Zone gehört der Abschnitt, wo das Profil 23 sich auf dem Teil des Kreises befindet, der im Randstand der Kontur vom Steuerungsmechanismus 22 liegt. Die erste Zone beansprucht einen Sektor von etwa 120 Grad.
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Zur zweiten Zone gehört der Abschnitt, wo das Profil 23 seine Krümmung fließend ändert und auf die Bahn übergeht, die näher zum Zentrum der Kontur vom Steuerungsmechanismus 22 angeordnet ist. Die zweite Zone beansprucht einen Sektor von etwa 60 Grad.
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Zur dritten Zone gehört der Abschnitt, wo das Profil 23 sich auf dem Teil des Kreises befindet, der näher zum Zentrum der Kontur vom Steuerungsmechanismus 22 liegt. Die dritte Zone beansprucht einen Sektor von etwa 120 Grad.
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Zur vierten Zone gehört der Abschnitt, wo das Profil 23 seine Krümmung fließend ändert und auf die Bahn übergeht, die näher zum Randstand der Kontur vom Steuerungsmechanismus 22 liegt. Die vierte Zone beansprucht einen Sektor von etwa 60 Grad.
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Bei der Rotation der Windturbine bildet die bestimmte Geometrie der Bahn vom Profil 23 den Funktionsalgorithmus, der erlaubt, den beweglichen Profilen 41 und 50 durch die kinematische Verbindung die bestimmten Positionen relativ der fest miteinander verbundenen Profilen 32 und 33 einzunehmen und zu halten, die zur Änderung der Größe von den strömungsaufnehmenden Flächen der Konturen, sowie zur Änderung der ganzen Profilkonstruktion führt, d. h.: es erfolgt die Konfigurationsänderung der Profilkonstruktion.
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Im Innenhohlraum vom Profil 23 gibt es zwei senkrechte Flächen. Mit einer von diesen Flächen kontaktiert nur die Rolle 46, mit der anderen Fläche kontaktiert nur die Rolle 47, und ein Kontakt von der jeweiligen Rolle mit der anderen Fläche ist ausgeschlossen. Der Spalt zwischen den Kontaktflächen vom Profil 23 und den Rollen 46, 47 ist minimal und entspricht der funktionellen Notwendigkeit.
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Die Windturbine stellt eine geschlossene haltbare räumliche Konstruktion dar. Die Konstruktion besteht aus drei haltbaren rahmenförmigen oberen und unteren horizontalen und einem diagonal angeordneten Gehäusen 25, die alle miteinander im Zentrum mit dem zylinderförmigen Gehäuse 26 fest verbunden sind.
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Die gleichfunktionsfähigen rahmenförmigen horizontalen Gehäuse 25 sind relativ zueinander in einem Winkel von 120 Grad angeordnet und sind auf dem Randstand ihrer Konturen in den oberen und unteren Teilen zwecks der Beibehaltung ihrer Winkelanhängigkeit mittels der Ringe 27 fest verbunden.
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Der obere Teil vom zylinderförmigen Gehäuse 26 besteht aus dem Zapfen 28. Der Zapfen 28 ist in der Lagerstütze 29 angeordnet. Die Lagerstütze 29 ist fest im unbeweglichen Zylindergehäuse 10 befestigt. Die Lagerstütze 29 bietet die Möglichkeit der Rotation.
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Der untere Teil vom zylinderförmigen Gehäuse 26 besteht aus dem Zapfen 30. Der Zapfen 30 ist in der Lagerstütze 7 aufgestellt. Die Konstruktion vom Zapfen 30 bietet die Möglichkeit das Drehmoment mittels der Konstruktion der Lagerstütze 7 und der Welle 8 auf die Welle vom Generator 3 zu übertragen, dabei wird gleichzeitig mittels der Verbindungshalbringe 31 die Axialverschiebung der gesamten Konstruktion der Windturbine relativ zu den Lagerstützen 7 und 29 ausgeschlossen.
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Im oben Beschriebenen ist gezeigt, dass die Konstruktion der Windturbine die Möglichkeit der Rotation in den Lagerstützen 29 und 7 mit der gleichzeitigen Übertragung des Drehmoments auf die Welle des Generators 3 hat.
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Die Profile 32 und 33 sind, einerseits, relativ zueinander diametral entgegengesetzt angeordnet, mit der Bildung des zentralen offenen Raums zwischen den Stirnflächen ihrer Konturen, und andererseits, sind sie relativ zueinander auch symmetrisch angeordnet. Die Profile 32 und 33 sind auf Abstand miteinander mittels zwei profilartigen Platten 34 fest verbunden. Die Platten 34 sind auf ihren oberen und unteren Enden mit den Profilen 32 und 33 befestigt und bilden eine einheitliche haltbare Konstruktion mit rahmenartiger Form.
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Diese haltbare Konstruktion mit rahmenartiger Form der fest miteinander verbundenen Profile 32 und 33 wird mittels der im Profil 32 angeordneten Verbindungsflächen an die oberen und unteren Enden der waagrechten Gehäuse 25 befestigt.
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Als Beispiel ist die Windturbine angeführt, ausgestattet mit drei identischen Konstruktionen mit rahmenartiger Form der fest miteinander verbundenen Profile 32 und 33, die relativ zueinander in einem Winkel von 120 Grad angeordnet sind.
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Die Konturform in jedem Profil 32 und 33 in der Längsstellung ist parallel zu der zentralen senkrechten Achse angeordnet.
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Im Querschnitt haben die Konturen der Flächen 35 und 36 von den Profilen 32 und 33 eine konvexe windschnittige Form.
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Die vorderen Stirnflächen 37 im Querschnitt der Profile 32 und 33 haben eine konvexe windschnittige Form, und die hintere Stirnfläche 38 endet mit einer keilartigen Form.
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Die fest miteinander verbundenen Profile 32 und 33 sind mit einem Abstand voneinander angeordnet, bei dem der Anfang von den Radien der Seitenflächen 36 von den Profilen 32 und 33 aus dem einheitlichen gemeinsamen Zentrum ausgeht. Gleichzeitig hat die Kontur der Außenseitenfläche 36 von den Profilen 32 und 33 die Form eines Teiles des Kreises, dessen Radius dem Radius des Kreises gleicht, auf dem mit der seitlichen Fläche 36 jedes von den fest miteinander verbundenen Profilen 32 und 33 konzentrisch angeordnet ist.
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Jedes Profil 32 und 33 nimmt winkelmäßig einen Sektor etwas größer als ein Viertel des Halbkreises ein.
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Der Zapfen 39 ist fest auf der Fläche der oberen Platte 34 auf der Kreisachse im gemeinsamen Zentrum vom Anfang der Radien der Flächen 36 von den Profilen 32 und 33 befestigt.
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Der Zapfen 40 ist fest auf der Fläche der unteren Platte 34 befestigt.
Die Zapfen 39 und 40 sind auf der einheitlichen Achse angeordnet.
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Das bewegliche Profil 41 stellt im Querschnitt eine dünne, aber haltbare zylinderförmige Platte dar. Der Radius der Innenfläche der Platte des beweglichen Profils 41 ist größer als der Radius der Außenfläche 36. Der Abstand zwischen der Außenfläche 36 und der Innenfläche der Platte des beweglichen Profils 41 ist minimal und dient der Durchführung der hindernislosen Rotation der Platte des beweglichen Profils 41.
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Der Anfang von den Radien der Flächen 36 von den Profilen 32, 33 und der Innenflächen von den Platten der beweglichen Profile 41 und 50 gehen aus dem einheitlichen gemeinsamen Zentrum aus.
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Der Radius der Innenfläche von der Platte des beweglichen Profils 50 ist dem Radius der Innenfläche von der Platte des beweglichen Profils 41 gleich.
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Die Konturform der Platte vom beweglichen Profil 41 in der Längsstellung ist parallel zu der zentralen senkrechten Achse angeordnet.
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Das bewegliche Profil 41 nimmt winkelmäßig im Querschnitt einen Sektor gleich etwa einem Viertel des Halbkreises ein.
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Das bewegliche Profil 41 ist oben auf der Stirnseite seiner Platte mit dem vorderen Teil der Profilform des Hebels 42 fest verbunden. Gleichzeitig ist der Hebel 42 in seinem Zentrum auf dem Zapfen 39 mittels der Lagerstütze 43 aufgestellt. Die Lagerstütze 43 bietet die Möglichkeit eine Rotation durchzuführen und schließt die Axialverschiebung relativ zum Zapfen 39 aus.
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Eine Zugstange 44 ist mit ihrem vorderen Ende mittels der Lagerstütze drehbar auf dem Zapfen mit dem Hebel 42 vom beweglichen Profil 41 verbunden, und mit ihrem hinteren Ende ist sie auf dem Zapfen 45 der beweglichen Stütze 24 verbunden. Eine weitere Zugstange 44 ist mit ihrem vorderen Ende mittels der Lagerstütze, drehbar auf dem Zapfen, mit dem Ende der Platte des gegenüberliegenden Teils vom Hebel 51 des beweglichen Profils 50 verbunden, und mit ihrem hinteren Ende ist sie auf dem Zapfen 45 der beweglichen Stütze 24 verbunden.
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In jeder Profilkonstruktion sind die beweglichen Profile 41 und 50 mittels der Hebel 42 und 51 mit den vorderen Enden der Zugstangen 44 verbunden, dabei sind die hinteren Enden der Zugstangen 44 mittels ihrer Lagerstützen drehbar auf dem gemeinsamen Zapfen 45 der gemeinsamen beweglichen Stütze 24 verbunden. Jedes vordere Ende der Zugstangen 44 ist mit den Hebeln 42 und 51 mit dem gleichen Abstand relativ zu der Drehachse der beweglichen Profile 41 und 50 verbunden, d. h. relativ zu der Achse des Zapfens 39. Die Zugstangen haben beide die gleiche Länge.
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Jede bewegliche Stütze 24 ist aus den fest miteinander verbundenen Teilen des zusammengesetzten Gerüstes ausgeführt. Ein Gerüstteil der beweglichen Stütze 24 hat in seinen Stirnseiten die Rollen und ist in innerem Hohlraum von jedem oberen waagrechten Gerüst 25 angeordnet, mit der Möglichkeit der Radialbewegung längs des Gerüstes 25. Ein anderer Teil des zusammengesetzten Gerüstes der beweglichen Stütze 24 ist fest mit dem Gerüstteil verbunden, der in innerem Hohlraum des oberen waagrechten Gerüstes 25 angeordnet ist und gleichzeitig läuft dieser Teil des zusammengesetzten Gerüstes außen am oberen waagrechten Gerüst 25. Ein Gerüstteil der beweglichen Stütze 24, der von außen am oberen waagrechten Gerüst 25 angeordnet ist, hat kein Kontakt mit den Außenflächen des oberen waagrechten Gerüstes 25. Auf diesem Gerüstteil, bzw. auf dem Zapfen 45, sind auch mittels der Lagerstützen die hinteren Enden von den Zugstangen 44 aufgestellt, gleichzeitig ist mit dem oberen Teil vom Zapfen 45 auf der gemeinsamen Achse das Paar Rollen 46, 47 befestigt.
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Die Rolle 46 ist im Durchmesser größer als die Rolle 47 und beim Drehen sind sie unabhängig voneinander.
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Das bewegliche Profil 41 ist unten auf der Stirnseite seiner Platte mit dem vorderen Teil der profilartigen Platte 48 fest verbunden. Gleichzeitig ist der hintere Teil der Platte 48 auf dem Zapfen 40 mittels der Lagerstütze 49 aufgestellt. Die Lagerstütze 49 bietet die Möglichkeit eine Rotation durchzuführen.
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Das bewegliche Profil 50 ist konstruktiv dem beweglichen Profil 41 analog ausgeführt.
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Die Konstruktionen der beweglichen Profile 41 und 50 sind so ausgeführt, dass der Schwerpunkt von jedem beweglichen Profil an der Drehachse, angeordnet auf den Zapfen 39, 40, liegt.
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Das bewegliche Profil 50 ist oben auf der Stirnseite seiner Platte mit dem vorderen Teil des Hebels 51 fest verbunden. Gleichzeitig ist der Hebel 51 in seinem Zentrum auf dem Zapfen 39 mittels der Lagerstütze 52 aufgestellt. Die Lagerstütze 52 bietet die Möglichkeit eine Drehung durchzuführen und schließt die Axialverschiebung relativ zum Zapfen 39 aus.
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Das bewegliche Profil 50 ist unten auf der Stirnseite seiner Platte mit dem vorderen Teil der profilartigen Platte 53 fest verbunden. Gleichzeitig ist der hintere Teil der Platte 53 auf dem Zapfen 40 mittels der Lagerstütze 54 aufgestellt. Die Lagerstütze 54 bietet die Möglichkeit eine Drehung durchzuführen.
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Das Gerät zur Bestimmung der Windrichtung und die Bremse für die Stillsetzung der Windturbine sind auf dem Schema nicht angeführt.
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Funktionsweise des Windkraftwerkes
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Zwecks einer Erhöhung der Produktivität bei der Gewinnung von Elektroenergie ist es notwendig das Drehmoment zu erhöhen. Die Höhe des Drehmoments ist von der Differenz der Kräfte abhängig, die auf die Konstruktion der Windturbinenprofile, angeordnet auf den verschiedenen Seiten von der Drehachse, einwirken.
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Diese Kräfte werden von einigen Faktoren bestimmt. Ein wichtiger Faktor, der die Erhöhung der das Drehmoment hervorrufenden Kraft beeinflusst, ist die Möglichkeit gemäß der Richtung von der Windkrafteinwirkung den Wert der strömungsaufnehmenden Größe der Flächen von den Windturbinenprofilen, angeordnet auf den verschiedenen Seiten von der Drehachse, zu ändern. Der andere, das entsprechende Drehmoment hervorrufende wichtige Faktor ist die Möglichkeit durch die Konstruktion mit der variablen Profilkonfiguration eine solche Form der Konstruktionsfläche zu bilden, dass die Windeinwirkungskraft eine minimale Einwirkung ausübt, im Moment des Durchlaufens des Profils mit seinem windschnittigen Rückteil gegen die wirkende Windströmung.
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Gleichzeitig und zwecks einer Minderung des Drehwiderstands und entsprechend einer Erhöhung von der das Drehmoment hervorrufenden Kraft, ist in der Konstruktion mit der variablen Profilkonfiguration ein wichtiger Faktor der Ausschluss von Entstehung von zusätzlicher Luftturbulenz im Profilbereich im Moment der Durchführung der lokalen Änderung von Positionen der aktiven beweglichen Teile relativ zu dem unbeweglichen Teil der Profilkonstruktion.
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Auf Grund der oben beschriebenen Richtungen in der Lösung der vorliegenden Aufgabe funktioniert die vorgestellte Konstruktion des Windkraftwerkes gemäß dem bestimmten kinematischen Schema.
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Alle Geräte, Steuerungspult 5, Elektromotor 12, Bremse (im Schema nicht angezeigt) werden vom vorherig geladenen Akkumulator 4 gespeist.
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Aus dem Gerät zur Bestimmung der Windbewegungsrichtung (ist im Schema nicht angezeigt) gehen die Parameter zum Steuerungspult 5 ein. Im Steuerungspult 5 werden die eingehenden Daten über die Windbewegung unter Berücksichtigung der konkreten Position vom Steuerungsmechanismus 22 bearbeitet. Dann, zwecks der Positionierung auf die berechnete präzise Position des Steuerungsmechanismus 22 mit seinem Profil 23, wird aus dem Steuerungspult 5 ein Befehl zum Betrieb des Elektromotors 12 und entsprechend des Schneckengetriebes 11 abgegeben.
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Der Betrieb des Elektromotors 12 erfolgt in den Fällen, wenn es notwendig ist eine Korrektur der Position des Steuerungsmechanismus 22 gemäß den Daten über die Windeinwirkungsrichtung durchzuführen.
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Daraus folgt, dass ein Energieverbrauch des Elektromotors 12 während der Arbeit des Windkraftwerkes zwar regelmäßig, aber gering ausfällt.
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Der Akkumulator 4 wird in den oben genannten notwendigen Fällen periodisch geladen und es wird, wie der Beschreibung zu entnehmen ist, nur ein kleiner Teil der Elektroenergie aus der im Laufe der Arbeit des Windkraftwerkes gewonnenen Gesamtenergie verbraucht.
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Die Ausgangswelle des Schneckenrades vom Getriebe 11 überträgt das Drehmoment auf die Welle 14 und auf das Zahnrad 15.
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Das Zahnrad 15 überträgt das Drehmoment mittels der Verzahnung auf das Zahnrad 16.
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Das Zahnrad 16 betätigt die Drehung auf die vorgegebene Winkelgröße zusammen mit dem Drehgestell 18 und dem Steuerungsmechanismus 22 mit seinem Profil 23 relativ zum unbeweglichen Zylindergehäuse 10 mittels der Lagerstütze 17. Nach Beendigung des Prozesses der Positionierung des Steuerungsmechanismus 22 in die notwendige Position geht aus dem Steuerungspult 5 der Befehl auf Abschalten des Elektromotors 12 ein, und das Drehgestell 18 mit dem Steuerungsmechanismus 22 bleiben unbeweglich stehen.
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Im Drehprozess wirkt die Windturbine mit jeder Profilkonstruktion mittels des Paares Rollen 46, 47, der beweglichen Stütze 24, den Zugstangen 44 sequentiell mit jedem Abschnitt der Zone vom Profil 23 des Steuerungsmechanismus 22 zusammen, was zur Änderung der Konfigurationsform der Profilkonstruktion, sowie zur Änderung des Wertes der strömungsaufnehmenden Größe der Profilkonstruktion der Windturbine führt.
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Beim Durchlaufen der Profilkonstruktion durch die erste Zone vom Steuerungsmechanismus 22 befindet sich ein Paar Rollen 46, 47 im Kontakt mit den senkrechten Flächen vom Profil 23 des Steuerungsmechanismus 22. Das Profil 23 im kinematischen Zusammenwirken mit dem Paar Rollen 46, 47, mit der beweglichen Stütze 24, mit den zwei Zugstangen 44 und mit den Hebeln 51, 42 bewirkt das Halten der beweglichen Profile 50 und 41 in den bestimmten Positionen relativ zu den Profilen 32 und 33, d. h.: die Stirnfläche vom Anfang der Plattenfläche vom beweglichen Profil 50 befindet sich im Bereich der Stirnfläche 37 vom Profil 33, und der restliche Teil der Plattenfläche vom beweglichen Profil 50 ordnet sich im Kreis als Fortsetzung von der Geometrie der Flächenform 36 vom Profil 33 aufeinanderfolgend an. Gleichzeitig befindet sich die Stirnfläche vom Anfang der Plattenfläche vom beweglichen Profil 41 im Bereich der Stirnfläche 37 vom Profil 32, und der restliche Teil der Plattenfläche vom beweglichen Profil 41 ordnet sich im Kreis als Fortsetzung von der Geometrie der Form von der Fläche 36 vom Profil 32 aufeinanderfolgend an.
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Die beweglichen Profile 50 und 41 sind mit ihren vorderen Stirnflächen zueinander angeordnet und befinden sich miteinander in Verbindung.
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Die entstandene geschlossene Kontur bildet die Gesamtfläche aus den Flächen von Teilen der Profilkonstruktion. Die Flächen von Teilen der Profilkonstruktion ordnen sich aufeinanderfolgend an, d. h. die konkave Gesamtfläche der Teile vom Profil bildet sich aus der Fläche 35 vom Profil 33 33, der Innenfläche von der Platte des beweglichen Profils 50, der Innenfläche von der Platte des beweglichen Profils 41 und der Fläche 35 vom Profil 32.
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Die entstandene geschlossene Kontur vom Profil befindet sich an einer Seite von der zentralen senkrechten Drehachse der Windturbine gemäß der festgesetzten Orientierung des Steuerungsmechanismus 22 in der ersten Zone des Steuerungsmechanismus 22.
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Gleichzeitig ist die entstandene geschlossene Kontur vom Profil mit ihrer umfassenden konkaven Fläche immer entgegen der Einwirkungsrichtung von der Windströmung angeordnet. Dabei wird die ganze Größe der umfassenden konkaven Fläche vom Profil für die Bildung des Drehmoments genutzt.
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Beim Durchlaufen der Profilkonstruktion durch die zweite Zone vom Steuerungsmechanismus 22 wirkt das Profil 23 mit dem Paar Rollen 46, 47, mit der Stütze 24, mit den zwei Zugstangen 44 und mit den Hebeln 51, 42 kinematisch zusammen, und bewirkt seine Radialverschiebung in der Richtung näher zum Zentrum der Kontur vom Steuerungsmechanismus 22. Dies zwingt das bewegliche Profil 50 sich auf den Zapfen 39 und 40 relativ zu der senkrechten Achse gegen die Uhrzeigerrichtung zu drehen. Gleichzeitig dreht sich das bewegliche Profil 41 auf den Zapfen 39 und 40 relativ zu der senkrechten Achse in der Uhrzeigerrichtung. Nach der Beendigung vom Durchlaufen der zweiten Zone des Steuerungsmechanismus 22 wird die Gesamtfläche von der Platte des beweglichen Profils 50 außen im Minimalabstand von der Fläche 36 des Profils 33 angeordnet, ohne über die Grenzen vom Sektor des Profils 33 zu ragen. Auch die Gesamtfläche von der Platte des beweglichen Profils 41 wird außen im Minimalabstand von der Fläche 36 des Profils 32 angeordnet, ohne über die Grenzen vom Sektor des Profils 32 zu ragen.
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Die Platten der beweglichen Profile 50 und 41 in ihrer Bewegung längs des Kreises in der Richtung zu den Sektorenbereichen der Profile 32 und 33 verdecken mit ihren zylinderförmigen Flächen die Flächen 36 der zylinderförmigen Profile 32, 33. Auf solche Weise bleibt die Zylinderform der Flächen von Teilen des Profils beständig.
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Gleichzeitig gehen die zylinderförmigen Platten von den beweglichen Profilen 50 und 41 im Laufe der lokalen Rotation im Kreise mit einem Radius, der dem Radius von der Zylinderfläche ihrer Platten gleicht, in die Grenzen der Sektorenbereiche von den fest miteinander verbundenen Profilen 32 und 33 über. Dabei bewirken sie keine Umfassung der Luftmassen und es erfolgt dementsprechend keine Entstehung zusätzlicher Luftwirbel, und als Folge entsteht kein zusätzlicher Drehwiderstand.
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Aus dem oben Beschriebenen geht folgendes heraus: bei dem Zusammenwirken der Windströmung mit den beständigen konvexen zylinderförmigen Flächen der Profilkonstruktion und ohne Bildung der Luftwirbel im Laufe der lokalen Bewegung der beweglichen Profile 50 und 41 relativ zu den fest miteinander verbundenen Profilen 32 und 33 erzeugt die vorgestellte Profilkonstruktion keine zusätzliche Turbulenz der Luftströmungen.
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Gleichzeitig erfolgt am Ende vom Durchlaufen der zweiten Zone vom Steuerungsmechanismus 22 die Änderung der Konfiguration von Teilen der Konstruktion des Profils. Das bewegliche Profil 41 lässt nach der Einnahme seiner Position in den Grenzen des Bereiches vom Sektor des Profil 32 gleichzeitig den früher genommenen Raum frei. Gleichzeitig führt das bewegliche Profit 50 die identische Aktion durch. Und das heißt folgendes: nach der Einnahme durch das bewegliche Profil 41 seiner Position in den Grenzen des Bereiches vom Sektor des Profils 32 und nach der Einnahme durch das bewegliche Profil 50 seiner Position in den Grenzen des Bereiches vom Sektor des Profils 33 wird dadurch im Zentrum der Konstruktion vom Profil ein offener Raum gebildet. Unter Berücksichtigung der Anordnung von den beweglichen Profilen 41 und 50 folgt, dass entgegen der Bewegungsrichtung der Windströmung sich die konvexen windschnittigen Flächen 37 der Profile 32 und 33 befinden.
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Beim Durchlaufen der Profilkonstruktion durch die dritte Zone vom Steuerungsmechanismus 22 befindet sich ein Paar Rollen 46, 47 im Kontakt mit den senkrechten Flächen vom Profil 23 des Steuerungsmechanismus 22. Das Profil 23 im kinematischen Zusammenwirken mit dem Paar Rollen 46, 47, mit der beweglichen Stütze 24, mit den zwei Zugstangen 44 und mit den Hebeln 51, 42 bewirkt das Halten der beweglichen Profile 50 und 41 in den bestimmten Positionen relativ zu den Profilen 32 und 33, d. h.: die Fläche der Platte vom beweglichen Profil 50 befindet sich im Minimalabstand von der Fläche 36 und nimmt die Position in den Grenzen des Bereichs vom Sektor des Profils 33 ein. Gleichzeitig befindet sich die Fläche der Platte vom beweglichen Profil 41 im Minimalabstand von der Fläche 36 und nimmt die Position in den Grenzen des Bereichs vom Sektor des Profils 32 ein.
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Die Windströmung wirkt gegen die konvexe windschnittige Fläche 37 der Profile 32 und 33 sowie auf die konvexen Seiten von den Flächen der Platten von den beweglichen Profilen 41 und 50 und auf die konvexen Flächen 35 der Profile 32 und 33, und strömt sie um.
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Gleichzeitig befindet sich die Profilkonstruktion während des Drehprozesses auf dem wesentlichen Teil vom Sektorraum in solcher Position, bei der die Windströmung durch den offenen zentralen Raum der Profilkonstruktion durchströmt. Dabei verringert sich die Einwirkungsgröße der Windkraft auf die Profilkonstruktion mit dem gebildeten zentralen offenen Raum wesentlich.
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Zudem läuft die Profilkonstruktion in der dritten Zone vom Steuerungsmechanismus 22 eine solche Position durch, bei der die Frontalfläche vom zentralen offenen Raum sich senkrecht zu der Richtung von der Windströmungseinwirkung befindet. Dabei befinden sich die Platten der beweglichen Profile 41 und 50 zusammen mit den Profilen 32 und 33 mit ihren konvexen Flächen unter einem spitzen Winkel gegenüber der Richtung von der Windströmungseinwirkung.
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Die mit der Windströmung kontaktierende Fläche der gebildeten geschlossenen Profilkontur ist in der ersten Zone vom Steuerungsmechanismus 22 größer als die Fläche der sich in der dritten Zone vom Steuerungsmechanismus 22 befindenden und mit dem Wind reagierenden Profilkontur mit dem in ihrem Zentrum gebildeten offenen Raum, und zwar um den Wert der Summe von den Flächen der Platten des beweglichen Profils 41 und des beweglichen Profils 50.
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Die Konstruktionskonfiguration vom Profil mit dem in seinem Zentrum gebildeten offenen Raum und die Konstruktionskonfiguration vom Profil mit der gebildeten geschlossenen Kontur mit ihrer konkaven Fläche stellen sich entgegen die Windströmungseinwirkung und liegen gleichzeitig auf den gegenüberliegenden Seiten von der Drehachse der Windturbine.
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Beim Durchlaufen der Profilkonstruktion durch die vierte Zone vom Steuerungsmechanismus 22 wirkt das Profil 23 mit dem Paar Rollen 46, 47, mit der Stütze 24, mit den zwei Zugstangen 44 und mit den Hebeln 51, 42 kinematisch zusammen, und bewirkt seine Radialverschiebung in der Richtung näher zum Randstand der Kontur vom Steuerungsmechanismus 22. Dies zwingt das bewegliche Profil 50 sich auf den Zapfen 39 und 40 relativ zu der senkrechten Achse in der Uhrzeigerrichtung zu drehen. Gleichzeitig dreht sich das bewegliche Profil 41 auf den Zapfen 39 und 40 relativ zu der senkrechten Achse gegen die Uhrzeigerrichtung. Nach der Beendigung vom Durchlaufen der vierten Zone vom Steuerungsmechanismus 22 werden die Gesamtfläche von der Platte des beweglichen Profils 50 und die Fläche von der Platte vom beweglichen Profil 41 in der Position angeordnet, bei der die Stirnfläche vom Anfang der Plattenfläche vom beweglichen Profil 50 sich im Bereich der Stirnfläche 37 vom Profil 33 befindet, und der restliche Teil der Plattenfläche vom beweglichen Profil 50 sich im Kreis aufeinanderfolgend als Fortsetzung von der Geometrie der Form von der Fläche 36 vom Profil 33 anordnet.
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Gleichzeitig befindet sich die Stirnfläche vom Anfang der Plattenfläche vom beweglichen Profil 41 im Bereich der Stirnfläche 37 vom Profil 32, und der restliche Teil der Plattenfläche vom beweglichen Profil 41 ordnet sich im Kreis aufeinanderfolgend als Fortsetzung von der Geometrie der Form von Fläche 36 vom Profil 33 an.
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Nach der Beendigung vom Durchlaufen der vierten Zone vom Steuerungsmechanismus 22 werden die beweglichen Profile 50 und 41 mit ihren vorderen Stirnflächen gegenüber und in Verbindung miteinander angeordnet.
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In der dargestellten Konstruktion des Windkraftwerkes ist, zwecks der besseren Vorstellung vom Prinzip der Steuerung der Änderung der Positionen der beweglichen Profile 41 und 50 relativ zu den fest miteinander verbundenen Profilen 32 und 33, als Beispiel in der Beschreibung nur eine von betriebsmöglichen Konstruktionen des funktionierenden Steuerungsmechanismus 22 angeführt, die es erlaubt zwei verschiedene Konfigurationen von Profilkonstruktionen zu bilden.
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Die oben beschriebene Konstruktion des Windkraftwerkes erlaubt die Produktivität bei der Gewinnung von elektrischem Strom zu erhöhen, weil die wesentliche Erhöhung des Drehmoments durch die entsprechende Kraft hervorgerufen wird, die größer wurde, im Ergebnis der Erhöhung von der Differenz zwischen der auf die konkave geschlossene Kontur der Profilkonstruktion einwirkenden Kraft und der Kraft, die auf die konvexen Teile der geänderten Konfiguration vom Profil mit dem in seinem Zentrum gebildeten offenen Raum einwirkt. Dabei liegen diese Profile auf den gegenüberliegenden Seiten von der Drehachse der Windturbine.
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Die Größe der Differenz zwischen den Werten der beiden Kräfte wurde größer, weil die Größe der strömungsaufnehmenden Fläche der konkaven geschlossenen Kontur der Profilkonstruktion etwa zweifach größer als die strömungsaufnehmende Fläche der geänderten Konfiguration vom Profil mit dem in seinem Zentrum gebildeten offenen Raum ist. Dabei liegen diese Profile auf den gegenüberliegenden Seiten von der Drehachse der Windturbine.
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Gleichzeitig durchläuft die Konfiguration, bei der die Profilkonstruktion den zentralen offenen Raum hat, den größten Teil des Drehweges unter einem kleinen spitzen Winkel relativ zu der Richtung von der einwirkenden Gegenwindströmung, was wesentlich die Größe von der Einwirkung der Windkraft auf die windschnittige Rückseite der geänderten Konfiguration der Profilkonstruktion verringert, und entsprechend die Größe der das entsprechende Drehmoment hervorrufenden Kraft erhöht.
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In den zahlreichen Konstruktionen mit den verändernden Positionen der Teile von den Profilen der Windturbine entsteht bei der Rotation im Bereich der beweglichen Teile vom Profil die zusätzliche Luftturbulenz. Die beweglichen Teile, die sich relativ zu der Profilkonstruktion bewegen, wirken mit ihren Flächen auf die von ihnen umfassenden Luftmassen mit der Hervorrufung der Luftturbulenzen ein, die ihrerseits mit ihrer Kraft auf die Teile der Profilkonstruktion mit einer wesentlichen Erhöhung des Widerstandes einwirken, was entsprechend den Drehmoment verringert.
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Die oben beschriebene Konstruktion mit der veränderlichen Profilkonfiguration schließt im Prozess der Änderung von Positionen der beweglichen Teile vom Profil die Entstehung einer Turbulenz von Windströmungen aus, und erlaubt folglich den Wert vom Drehmoment wesentlich zu erhöhen, was zur Erhöhung der Produktivität bei der Gewinnung von elektrischem Strom führt.
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Die fest miteinander verbundenen Profile, bestehend aus haltbaren leichten geschlossenen Umhüllungen der bestimmten aerodynamischen Form, mit der Fähigkeit den beträchtlichen Belastungen standzuhalten, geben die Möglichkeit zur Anwendung der größeren Flächen von den beweglichen Profilen, die durch ihre strömungsaufnehmenden Flächen die Produktivität bei der Gewinnung von elektrischem Strom wesentlich zu erhöhen erlauben, ohne durch die entstehenden Belastungen zerstört zu werden.
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Es folgen 17 Blatt Zeichnungen:
- 1 Gesamtansicht
- 2 Ansicht A (Draufsicht des Werkes)
- 3 Ansicht B (Isometrieansicht des Werkes)
- 4 Ansicht C (Isometrieansicht des Werkes)
- 5 Ansicht D (Isometrieansicht der Profilkonstruktion)
- 6 Ansicht E (Isometrieansicht der Profilkonstruktion)
- 7 Ansicht F (Isometrieansicht der Profilkonstruktion)
- 8 Ansicht G (Isometrieansicht der beweglichen Stütze)
- 9 Schnitt H-H
- 10 Element Z vergrößert
- 11 Element Y vergrößert
- 12 Element X vergrößert
- 13 Element W vergrößert
- 14 Element V vergrößert
- 15 Element U vergrößert
- 16 Element T vergrößert
- 17 Element S vergrößert
